TP3MO1 Cirkulationsfysiologi instuderingsfrågor

INSTUDERINGSFRÅGOR – BLOCK C – CIRKULATIONSFYSIOLOGI – MARIA




Vad är cirkulationens primära uppgift?

Dess primära uppgift är att utföra transport. Det här gör den genom att ta syrgas och näringsämnen (glukos, aminosyror, fettsyror etc) till organ och koldioxid, vätejoner och laktat från organ.
Det sker även transport av avfallsämnen till njurar, samt transport av hormoner till organ.
Cirkulationen deltar också vid värmeregleringen, genom hudens arteriovenösa anastomoser som gör av med överskottsvärme. Rodnad förmedlas genom en ökad cirkulation lokalt, och man kan därför säga att cirkulationen också förmedlar emotionell kommunikation!



Vad menas med autoreglering av blodflödet?

Autoreglering av blodflöde innebär ett organs möjlighet att hålla blodflödet konstant oavsett ändringar i artärtryck. Det innebär att ett organ alltid kommer ha blod tillgängligt för att tillgodose sitt syre- och näringsbehov. Mekanismen sker speciellt mycket i njurar och hjärnan.
Om blodtrycket sjunker kommer flödet att bli långsammare och resistensen högre. Autoregleringen kommer då att leda till ett ökat flöde och minskad resistens, och på så sätt hålla blodflödet konstant, trots tryckförändringen.




Varför är det lättare att utföra ett arbete med vadmuskulaturen stående jämfört med liggande?

På grund av blodtryckskillnaden, som driver blodflödet, kommer det vara lättare att utföra arbetet stående. Vid en tryckskillnad kommer flödet att gå enligt en gradient, från högre tryck till lägre tryck. Den hydrostatiska tryckpelaren, ungefär 90 mmHg, är som störst i benen vid stående läge. Nere i benen kommer det totala trycket då att vara 180 mmHg på artärsidan (90 + 90 mmHg). Gravitationen kommer att dra ned blodet till benen! Detta att jämföra med liggande läge, där den hydrostatiska tryckpelaren kommer vara mycket mindre, runt 95 mmHg.
Det högre trycket i stående läge kommer innebära ett ökat flöde till vadmuskulaturen – mer volym blod tillgängligt under en tidsperiod jämfört med liggande. Mer syrgas kommer att passera och fler näringsämnen kommer finnas tillgängliga under en tidsperiod. Detta innebär att vadmuskulatur kan arbeta längre och hårdare i stående läge.
Stående innebär också att vadmuskulaturen ständigt är lite aktiv för att stabilisera kroppen och hålla den upprätt. Liggande behöver inte vadmuskulaturen jobba lika hårt (om ens alls), då muskeln inte belastas av kroppsvikten på samma sätt. Det är alltså lättare att mobilisera vadmuskulaturen i stående läge än liggande.



Vilka olika typer av blodkärl finns? Vilka är deras respektive funktion?

Artärer och vener.
Artärerär kärl som leder blod ut från hjärtat. I det stora/systemiska kretsloppet innebär det att syrerikt blod leds ut genom aortan, i det lilla/lung kretsloppet att syrefattigt blod leds ut genom lungartären. Artärer har mycket glatt muskulatur och reglerar vårt blodtryck genom vasokontraktion/vasodilatation. De grenar ut sig till att bli mindre och mindre och delas in i:
Elastiska artärer – kan liknas vid en motorväg, där den leder stora mängder blod. Innehåller mest elastin av alla artärer.

• Består av tunica interna, media samt externa.
• Finns nära hjärtat – aortan och dess avgreningar.
• De har en konduktansfunktion – dvs de fungerar som ledningsrör för blod.
• Deras elasticitet ger dem en viss kapacitansfunktion – dvs de kan lagra en viss mängd blod i sig.
  
  

Muskulära artärer – kan också liknas vid en motorväg. Tjockast tunica media av alla artärer – innehåller alltså mycket glatt muskulatur.

• Består av tunica interna, media samt externa.
• Konduktansfunktion.
• Resistansfunktion – särskilt i små artärer.

Arterioler – prekapillära resistenskärl – kan liknas vid en väg, där blodet börjar dela upp sig till olika organ. Viktiga för blodtrycksreglering – resistansfunktion.

• Består av ett ofta enstaka lager av glatta muskelceller i tunica media.
• Deltar i reglering av flöder till kapillärer:
• Vasokonstriktion av arterioler à minskar blodflödet till kapillärer.
• Vasodilatation av arterioler à ökar blodflödet till kapillärer.
  
  

Kapillärer– kan liknas vid en gata, där blodet specifikt kan delas upp till ett organ eller plats i kroppen.



Kapillärt utbyte

• Transport av vätska mellan kapillär och interstitium – Starling-jämvikten.
• Transport av upplösta ämnen mellan kapillär och interstitium:
  • o Fettlösliga substanser samt gaser (syrgas, koldioxid) diffunderar direkt över kapillären.
  • o Små & stora vattenlösliga substanser diffunderar via porer.
  • o Vissa proteiner kan plockas upp och utsöndras genom transcytos.

Det finns olika kapillärtyper beroende på hur stort behovet av transport mellan blod och vävnad är:

1. 1. Kontinuerliga kapillärer finns där det sker ett noga kontrollerat utbyte mellan blod och vävnad. De är minst permeabla. Exempelvis i skelettmuskulatur eller CNS (blod-hjärnbarriären).
   
   
2. 2. Fenestrerade kapillärer finns där behovet för transport mellan blod och vävnad är större. De är mer permeabla. Exempelvis i tunntarmen och njuren (filtrering av blodplasma).
   
   
3. 3. Diskontinuerliga kapillärer (sinusoider) finns när behovet av transport mellan blod och vävnad är mycket stort. De är mest permeabla. Exempelvis i lever (makrofager på sinusoider som tar bort bakterier från blod) och lymfvävnad.
   
   

Reglerar vätskevolymen i blodomloppet, genom Starling-jämvikten (se Powerpoint). Jämvikten avgörs av:

1. 1. Hydrostatiska trycket, vätsketrycket i kapillärerna, som sjunker på vensidan (15 mmHg) jämfört med artärsidan (35 mmHg) pga resistensen som blodet stöter på över kapillärbädden. Det hydrostatiska trycket kommer leda till att vätska trycks ut.
   
   
2. 2. Osmotiska trycket – koncentrationsskillnader av molekyler som inte kan passera över kapillären och därför utövar en dragkraft på omgivande vätska. Detta ligger oftast konstant på 25 mmHg.

(*1) I normala prekapillära resistenskärl, som inte är konstrierade eller dilaterade, kommer det att ske en filtration på artärsidan i kapillärerna (35-25=10 mmHg) och ett återupptag på vensidan (15-25= -10 mmHg). Filtrationen och återupptaget kommer vara lika stora, vilket gör att det blir ett nettonollflöde av vätska över kapillärer.
(*2) Prekapillär vasodilatation, vid exempelvis fysiskt arbete, innebär att blodet inte kommer stöta på så mycket motstånd: resistensen sjunker, då blodet inte behöver färdas nära kärlväggen och utöva friktion mot endotelet. Resultatet blir att det hydrostatiska trycket vid kapillärerna på artärsidan (45 mmHg) och vensidan (25 mmHg) blir högre.

Det här leder till en filtration på 45-25= 20 mmHg och ett återupptag på 25-25 = 10 mmHg. Utflödet kommer alltså vara större än återupptaget.

Resterande vätska som ligger och skvalpar utanför kapillärerna kommer då att tas upp av lymfan och returneras till blodbanan.
(3*) Prekapillär vasokonstriktion, vid exempelvis sympatikusaktivering, innebär att blodet kommer stöta på större motstånd – resistensen blir större. Resultatet blir att det hydrostatiska trycket vid kapillärerna på artärsidan (25 mmHg) och vensidan (5 mmHg) sjunker.

Det här leder till en filtration på 25-25= 0 mmHg och ett återupptag på 5-25= -20 mmHg.

Återupptaget kommer alltså vara större än utflödet. Processen där återupptaget är större än utflödet i kapillärerna kallas för autotransfusion.
(4*) Minskad plasmaosmolaritet och ett minskat osmotiskt tryck, vid exempelvis någon form av proteinbrist (leversvikt, njursvikt) kommer leda till filtration. Det här för att det osmotiska trycket är lägre än 25 mmHg. Kan ses hos svältande barn, som då ofta leder av proteinbrist och har uppsvällda magar.




Venerär kärl som leder blod in till hjärtat. I det stora kretsloppet innebär det att syrefattigt blod leds in genom övre- och undre hålvenen, i det lilla kretsloppet att syrerikt blod leds in genom lungvener. Vener har inte lika mycket glatt muskulatur som artärer, men har ett större lumen, och därmed större kapacitansfunktion, då de kan lagra blod. De samlas ihop till att bli större och större och delas in i:
Venoler som kommer efter kapillärerna. Består av endotel och tunica externa.

• Har en utbytesfunktion – porer i postkapillära venoler kan transportera vissa proteiner.
• Resistansfunktion i små venoler.
• Kapacitansfunktion i större venoler.
  
  

Större vener består av tunica intima, media samt externa. De har en stor kapacitansfunktion, till följd av stora lumen och tunna kärlväggar. Närmare 70 % av blodvolymen befinner sig i större vener. Har även en konduktansfunktion, där de fungerar som ledningsrör för blod.
Vener i armar och ben har venklaffar i form av veck i tunica intima. Dessa kommer enkelrikta blodflödet och förhindra bakflöde.



I samband med muskelarbete ökar genomblödningen i den arbetande muskulaturen. Beskriv mekanismerna.

Muskelarbete innebär att muskelceller kommer kräva mer näring och syre, och därför måste genomblödningen öka. Det sker en funktionell hyperemi = ökat muskelblodflöde. Vid muskelarbete kommer den procentuella genomblödningen till muskler och hud vara mycket större än i vila. Mekanismerna bakom detta är:

1. 1. Lokal frisättning av vasodilaterande ämnen– förmedlas genom:
   Lokala metaboliter, såsom K+.
   Lokal hypoxi (brist på syrgas), sänkt pH och ökat CO2.
   Vasodilatationen leder till ett ökat blodflöde.
   
   
2. 2. Funktionell sympatikolys – orsakar ytterligare vasodilatation. Höga K+ - nivåer kommer utgöra en inhibitorisk effekt på frisättning av NA, vilket leder till att NA inte kan binda in till alfa1-receptorer i glatt muskulatur och orsaka vasokonstriktion.
   
   
3. 3. Adrenalin stimulerar B2-receptorer – som orsakar vasodilatation.
   
   
4. 4. Troligen ett centralt differentierat sympatikusutflöde– hjärtat kommer att ”gasas på” med sympatikus. Sympatikus kommer däremot inte påverka nervtrådarna i muskler på samma sätt. Systemen är alltså differentierade, skilda, från varandra. Om de inte varit det hade sympatikus även triggat vasokonstriktion för musklernas blodkärl och ett minskat blodflöde.

Cirkulationssystemets alla kontrollmekanismer syftar till att hålla medel artärtrycket (MAP) konstant. Vilka faktorer är direkt avgörande för MAP?

MAP är det tryck som kommer driva blodet till vävnader. Det är ett medelvärde på det tryck som blod i artärer orsakar. Man kan få fram värdet på MAP enligt formeln: MAP = CO x TPR. CO= cardiac output, hjärtminutvolym. TPR = total perifer resistens.
Högre CO kommer alltså leda till en ökning av MAP. Högre TPR leder också till en ökning av trycket. På samma sätt minskar MAP om CO och TPR minskar.
MAP kan regleras av:

1. 1. Systemiska faktorer
   ANS (sympatikus – ökar - & parasympatikus - minskar), RAS-systemet (Renin Angiotensin-systemet)
2. 2. Lokala faktorer
   Microcirkulation, NO-systemet, Endothelin-systemet, RAS-systemet

Var återfinns baroreceptorerna? Hur fungerar dessa? Vad reagerar de på och vilken effekt får det?

Baroreceptorer återfinns vid bifurkationen i aortan och i aortabågen. Dessa kommer att reagera på högt och lågt tryck. De är aktiva i intervallet 70- 150 mmHg. Deras funktion är att stabilisera blodtrycket.
Vid högt tryck kommer baroreceptorer avfyra sina AP oftare à sympatikus hämmas à minskad hjärtfrekvens, kontraktilitet och hjärtminutvolym à sänkt blodtryck.
Vid lågt tryck kommer baroreceptorer avfyra sina AP mer sällanà sympatikus stimuleras à ökad hjärtfrekvens, kontraktilitet och hjärtminutvolym à ökat blodtryck.



Vilka cirkulationsomställningar händer när vi reser oss upp. Beskriv vilka kontrollmekanismer kroppen har för att hålla MAP konstant.

När vi ställer oss upp kommer det ske ett tryckfall och baroreceptorer avlastas à signalerar till VMC à aktiverar sympatiska nervsystemet à ökad hjärtfrekvens à ökad hjärtminutvolym (CO = SV*HR) à ökat tryck.
Sympatiska nervsystemet kommer också signalera för vasokonstriktion à ytterligare ökat blodtryck.
MAP = CO * TPR
CO = SV * HR

SV kan påverkas av preload. Om vi får ett förändrat venöst återflöde kommer då preload att påverkas och vi kan få olika slagvolymer.

SV kan också påverkas av sympatikus, som då ökar kontraktiliteten, vilket direkt påverkar SV.

HR kan påverkas av sympatikus och parasympatikus och därmed också påverka CO.
TPR – den totala perifere resistensen – kan reglera via prekapillära resistenskärl. Dessa kontrolleras genom myogen, hormonell, nervös (sympatikus/parasympatikus), metabol och endotel kontroll (se fråga nedan). Deras vasokonstriktion/vasodilatation kommer då att påverka TPR, och därmed CO och i slutändan MAP.



Vilka mekanismer motverkar ödem i fötterna när man står upp?

Ödem innebär att det sker en svullnad pga ansamling av vätska i vävnad. Det sker alltså en filtration av vätska ut ur blodet till vävnaden, vilket exempelvis kan ske vid prekapillär vasodilatation.
För att motverka att vätska ansamlas kommer muskelpumpen i våra ben att vara aktiv. Genom att trycka och klämma på våra vener kommer det leda till konstriktion av dessa. Muskelpumpen pressar alltså blodet och dess vätskeinnehåll uppåt, från fötterna och vidare upp i benen. Successivt kommer blodet att passera klaffar i venerna, som stängs allt eftersom. Klaffarna enkelriktar blodflödet och förhindrar bakflöde av blodet.
Det kommer finnas en tryckskillnad mellan hjärtat och fötterna på vensidan. Trycket på vensidan i hjärtat kommer vara 0 mmHg, medan det i fötterna kommer vara 90 mmHg. Flödet kommer på så sätt att söka sig uppåt i kroppen – från det låga trycket till det höga.
Prekapillära sfinktrar kan bestämma den tillgängliga kapillärytan. Genom att bestämma antalet öppna kapillärer kan de då reglera hur mycket blod som kommer färdas genom organ och områden på kroppen, exempelvis genom fötterna. Om en muskel inte är metabolt aktiv kommer de prekapillära sfinktrarna att istället dirigera om blodflödet till andra muskler och system i kroppen som kräver mer energi. I fallet när man står är just muskulatur i fötter inte särskilt aktiva. Istället dirigeras blodet om till vadmuskulatur och annan muskulatur längre upp i kroppen som stabiliserar oss och håller oss upprätta. Det här hänger ihop med muskelpumpen, som då är mer metabolt aktiv och också kräver mer av det tillgängliga blodet för att utföra sitt arbete.



Om man efter ett kraftigt muskelarbete placerar försökspersonen på en vippbräda med fötterna ned leder detta ibland till att försökspersonen svimmar, varför?

Det här beror på att muskelpumpen, som tidigare varit aktiv vid det kraftiga muskelarbetet, inte längre är lika aktiv. Ventrycket i foten kommer att falla vid fotrörelser, pga muskelpumpen som mer aktivt trycker upp blodet genom venerna. Om personen dessutom placeras på en vippbräda med fötterna ned leder det till att det blodtrycket på vensidan faller ännu mer. Dessa två faktorer kommer i kombination göra att det venösa återflödet blir mindre och preload i hjärtat minskar. Detta leder till en minskad slagvolym (eftersom end diastoliska volymen minskar) och en minskad hjärtminutvolym (CO = SV*HR). Blodtrycket, MAP sjunker också, då den är beroende av hjärtminutvolymen (MAP = CO * TPR).
Omyeliniserade hjärtaffrenter kan också paradoxalt nog aktiveras vid låg kammarfyllnad, vilket ju är fallet vid en minskad preload. Dessa kommer då förmedla att kammarfyllnaden är för stor, och stimulera VMC:s depressorarea, som då ytterligare trycker ned blodtrycket.
Hjärnan, som är utmärkt på autoreglering, kommer bara klara av att autoreglera blodflödet tillräckligt till en viss nivå. Om MAP sjunker kommer kärlen dilatera för att kunna behålla tillräcklig perfusion. Men om blodtrycket blir alltför lågt kommer autoregleringen inte räcka till och hjärnan får inte tillräckligt med blodflöde och därmed otillräckligt med syre och näring. Resultatet blir att vi svimmar.



Hur kan de prekapillära resistenskärlen regleras? Muskulaturen i de prekapillära resistenskärlen till en kärlbädd har vanligen en viss tonus. Beskriv en mekanism som är av betydelse för denna sk basal tonus.

Blodkärlens basala tonus kan påverkas lokalt (myogen+metabol+endotelial) och centralt (hormonell+nervös):
Lokalt
Myogen kontroll:

• Dilatation: reducerat tryck à ökat flöde genom dilatation
• Konstriktion: ökat tryck à reducerat flöde genom konstriktion
  
  

Metabol kontroll:ämnesomsättningen i ett organ leder till bildning av substanser som påverkar kärlmuskelns tonus.

• Dilatation: vid ökad metabolism à metaboliter – O2, CO2, pH, adenosin, laktat
• Konstriktion: vid minskad metabolism à färre metaboliter
  
  

Endotelial kontroll:

• Dilatation: Endotelet utsöndrar lokala vasodilatatatorer (PG, NO) med anti-arteriosklerotisk verkan. Detta genom att shear stress från blodflödet mekaniskt påverkar endotelcellerna, som då frisätter vasodilatatorerna och som inhiberar kontraktion och proliferation av glatt muskulatur.
• Konstriktion: endotelceller kan också utsöndra lokala vasokonstriktorer – endotelin, tromboxan – som leder till ökad kontraktion och proliferation av glatt muskulatur.
  
  

Centralt
Hormonell kontroll

• Dilatation: adrenalin binder in till B2-receptorer på glatt muskulatur,
• Konstriktion:
  • o Noradrenalin binder in till alfa1-receptorer på glatt muskulatur
  • o Angiotensin (ATII) frisätts vid lågt blodtryck
    • § à vasokonstriktion i blodbanan
    • § à njuren tar upp Na+ à tar upp mer vatten à sparar vatten
    • § ààà höjer blodtrycket
• o Vasopressin (ADH) – anti-dieuretiskt – ”anti-kiss”. När det är aktivt tas mer vatten upp av njuren à förhindrar att vi kissar ut det
  
  

Nervös kontroll

• Dilatation: parasympatiska nervsystemet, vasodilaterande nerver med neurotransmittorn ACh.
• Konstriktion: sympatiska nervsystemet, vasokonstriktoriska nerver med neurotransmittorerna NA, ATP.
  • o Sympatiska nerver finns mellan adventitia och media.
  • o Sympatikus påverkar främst de mindre artärerna.
    
    

Hur uppstår ödemet i samband med en inflammation i en vävnad?

Vid inflammation frisätts vasodilaterande substanser, där NO gör att glatt muskulatur runt kärlen slappnar av. Det leder till en vasodilatation. Prekapillärt kommer vasodilatationen leda till filtration av vätska (ökat hydrostatiskt tryck på artär- och vensida på kapillärer).
Histamin frisätts också vid inflammation, vilket leder till att blodplasma (exsudat) läcker ut i vävnaden genom en kärlpermeabilitetsökning. Svullnad vid inflammation förklaras av denna permeabilitetsökning.




Varför leder ett dynamiskt muskelarbete, tex en cykeltur, i normalfallet till ett ökat lymfatiskt flöde?

Vid dynamiskt muskelarbete kommer det venösa återflödet öka. Det här sker genom muskelpumpen, som trycker upp mer blod till hjärtat och successivt minskar ventrycket i foten.
Respirationspumpen, dvs. våra andningsrörelser, kommer också främja venöst återflöde till hjärtat när vi blir andfådda. Detta genom att inandning leder till ett ökat abdominellt tryck à klämmer åt vener à blod pressas till hjärtat. Inandningen leder även till ett minskat tryck i bröstet à vener där kan expandera à blod till hjärtat.
Dessa faktorer leder till en ökad slagvolym, enligt Frank-Starling-mekanismen, då preload blir större i takt med att EDV ökar. Hjärtminutvolymen kommer att följa därefter (CO = SV * HR).
Sympatikus kommer vid fysiskt arbete att öka vår hjärtfrekvens (HR), vilket ytterligare ökar hjärtminutvolymen. Större volym blod kommer alltså pumpas genom kroppen varje minut.
Det kommer ske en vasodilatation, när kroppen genererar värme. Prekapillärt leder den här som bekant till en filtration i kapillärerna.
Vätska som inte återupptas vid kapillärerna kommer att tas upp av lymfan. Alla faktorer ovan kommer i slutändan leda till att filtrationen blir mycket större än återupptaget, och därför kommer det lymfatiska flödet öka, för att kompensera för den ökade mängden vätska som befinner sig i interstitiet, utanför kapillärerna.




Vilka är de sk ”låg‐trycks‐receptorerna” och vart återfinns dessa? Vad reagerar de på och vad leder deras aktivering till?

Lågtrycktreceptorer, eller volymsreceptorer, sitter på ställen där trycket är lågt. De reagerar på hur mycket volym som finns, därför kallas de för volymsreceptorer. De kan aktiveras både vid för låg och för hög volym. Man finner dessa i:
Myeliniserade hjärtafferenter – i förmaken. Har effekt på ADH – vasopressin.

Registrerar ökad fyllnad i fm à tolkas som för mkt volym à hämmad ADH-sekretion (vasopressin, antidieruetiskt – ”anti-kiss”) à ökar vattenutsöndring via njurarna à vi kan kissa ut överskottsvolymen.
Omyeliniserade hjärtafferenter– i kammaren. Har effekt på kärltonus i skelettmuskler.

Registrerar ökad fyllnad i ka, för stor fyllnad av hjärtat à tolkas som för mkt volym à påverkar kärltonus i skelettmuskler à vasodilatation

Kan även påverka mag-tarmkanalen till viss del och njuren, där reninsekretion minskas à gör sig av med mer Na+H2O via urin à minskad volym.
Volymreceptorer kan även aktiveras av låg blodvolym, vid ex blödning. Då kommer ADH-sekretion att stimuleras, vilket leder till att njurarna tar upp mer vatten från blodet, och volymen återställs.
Högtrycksreceptorer (baroreceptorer) och lågtrycksreceptorer (volymsreceptorer) kommer alltså att agera som sensorer, där de känner av högt och lågt tryck/volym. Dessa skickar sedan sina signaler via afferenter, ffa via N. vagus, in till VMC i medulla oblongata, som tolkar signalerna. Det skickas sedan ut ett svar via efferenter i form av sympatikus/parasympatikus till effektorer (blodkärl, hjärta, njure, binjure).